DE102006003123B4 - Reference voltage circuits - Google Patents
- ️Thu Oct 13 2016
Die vorliegende Erfindung betrifft entsprechend ihrem technischen Gebiet Bezugsspannungsschaltkreise zum Zuführen einer stabilen Spannung gegenüber einer Änderung einer Hintergrundtemperatur oder einer Änderung der Spannung einer DC-Stromquelle (Gleichstromquelle, beispielsweise einer Batterie), und insbesondere Schaltkreise zur Ausgabe einer stabilen Bezugsspannung unter Verwendung einer Bandabstandsspannung eines Halbleiters (typischerweise Silizium oder dergleichen), welcher einen pn-Übergang enthält.The present invention relates, in its technical field, to reference voltage circuits for supplying a stable voltage to a change of a background temperature or a change in the voltage of a DC power source (DC power source such as a battery), and more particularly, circuits for outputting a stable reference voltage using a bandgap voltage of a semiconductor (typically silicon or the like) containing a pn junction.
6 stellt einen herkömmlichen Bezugsspannungsschaltkreis 100 dar. Der Bezugsspannungsschaltkreis 100 ist ein Schaltkreis zum Umwandeln einer DC-Versorgungsspannung VDD in eine stabile Bezugsspannung VREF, und er ist insbesondere derart entworfen, dass eine Bezugsspannung VREF zugeführt wird, welche auf einen festen Wert gegenüber einer Änderung einer Hintergrundtemperatur eingestellt ist. Der herkömmliche Bezugsspannungsschaltkreis 100 ist mit einem Operationsverstärker OP, einem ersten Widerstand R1, einem zweiten Widerstand R2, einem dritten Widerstand R3, einer ersten Diode D1 und einer zweiten Diode D2 ausgestattet. 6 illustrates a conventional reference voltage circuit 100 dar. The reference voltage circuit 100 is a circuit for converting a DC power supply voltage V DD into a stable reference voltage V REF , and is specifically designed to supply a reference voltage V REF which is set to a fixed value against a change of a background temperature. The conventional reference voltage circuit 100 is equipped with an operational amplifier OP, a first resistor R 1 , a second resistor R 2 , a third resistor R 3 , a first diode D1 and a second diode D2.
Die zweite Diode D2 ist durch eine Diodengruppe gebildet, welche eine Vielzahl von Dioden enthält, die parallel miteinander verbunden sind, und jede Diode besitzt die selbe Spezifikation wie die erste Diode D1.The second diode D2 is formed by a diode group including a plurality of diodes connected in parallel with each other, and each diode has the same specification as the first diode D1.
Positive und negative Stromversorgungsleitungen 36 und 37 sind mit den positive und negativen Anschlüssen einer DC-Strom- bzw. -Spannungsquelle verbunden, und die positiven und negativen Stromversorgungsleitungen 36 und 37 sind mit den positiven und negativen Stromversorgungsanschlüssen des Operationsverstärkers OP verbunden. Ein Ende des ersten Widerstands R1 ist mit dem Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers OP verbunden, und das andere Ende ist mit dem nicht invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers OP verbunden. Ein Ende des zweiten Widerstands R2 ist mit dem Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers OP verbunden, und das andere Ende davon ist mit dem invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers OP verbunden. Ein Ende des dritten Widerstands R3 ist mit dem invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers OP verbunden, und das andere Ende davon ist mit dem Anodenanschluss der zweiten Diode D2 verbunden. Der Anschluss der zweiten Diode D2 ist mit der negativen Stromversorgungsleitung 37 verbunden.Positive and negative power supply lines 36 and 37 are connected to the positive and negative terminals of a DC power source, and the positive and negative power supply lines 36 and 37 are connected to the positive and negative power supply terminals of the operational amplifier OP. One end of the first resistor R 1 is connected to the output terminal of the operational amplifier OP, and the other end is connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier OP. One end of the second resistor R 2 is connected to the output terminal of the operational amplifier OP, and the other end thereof is connected to the inverting input terminal of the operational amplifier OP. One end of the third resistor R 3 is connected to the inverting input terminal of the operational amplifier OP, and the other end thereof is connected to the anode terminal of the second diode D 2 . The terminal of the second diode D2 is connected to the negative power supply line 37 connected.
Die zweite Diode D2 ist in Durchlassrichtung bezüglich der negativen Stromversorgungsleitung 37 eingesetzt. Der Anodenanschluss der ersten Diode D1 ist mit dem nicht invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers OP verbunden, und der Kathodenanschluss davon ist mit der negativen Stromversorgungsleitung 37 verbunden. Die erste Diode D1 ist in Durchlassrichtung bezüglich der negativen Stromversorgungsleitung 37 eingesetzt. Die JP-A-2003-7837 offenbart ein Beispiel dieses Typs eines Bezugsspannungsschaltkreises.The second diode D2 is in the forward direction with respect to the negative power supply line 37 used. The anode terminal of the first diode D1 is connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier OP, and the cathode terminal thereof is connected to the negative power supply line 37 connected. The first diode D1 is in the forward direction with respect to the negative power supply line 37 used. The JP-A-2003-7837 discloses an example of this type of reference voltage circuit.
Wenn der Druchlassspannungsabfall VD1[T] der ersten Diode D1 durch eine Gleichung dargestellt wird, wird die folgende Gleichung (1) erzielt.When the druchlassvoltage drop V D1 [T] of the first diode D1 is represented by an equation, the following equation (1) is obtained.
T stellt die Temperatur dar, welche durch Darstellen der Hintergrundtemperatur des Bezugsspannungsschaltkreises 100 als die absolute Temperatur erzielt wird. T0 stellt eine absolute Bezugstemperatur dar und kann auf 20°C festgelegt sein. VBG stellt die Bandabstandsspannung eines in der ersten Diode D1 enthaltenen pn-Übergangs dar und ist ein in dem Material innewohnender Wert. η stellt eine von dem Herstellungsprozess des Bezugsspannungsschaltkreises 100 abhängige Konstante dar und ist normalerweise etwa gleich 4. k stellt die Boltzmannkonstante dar, und q stellt die Größe der elektrischen Ladung eines Elektrons dar. Die Gleichung (1) wird für die anderen Ausführungsformen verwendet, und die Symbole der Gleichung (1) besitzen dieselbe Bedeutung, wie oben beschrieben.T represents the temperature by representing the background temperature of the reference voltage circuit 100 when the absolute temperature is achieved. T 0 represents an absolute reference temperature and can be set to 20 ° C. V BG represents the band gap voltage of a pn junction included in the first diode D1, and is a value inherent in the material. η represents one of the manufacturing process of the reference voltage circuit 100 k represents the Boltzmann constant, and q represents the magnitude of the electric charge of an electron. Equation (1) is used for the other embodiments, and the symbols of Equation (1) have the same Meaning as described above.
Es ist bekannt, dass sich die von dem Bezugsspannungsschaltkreis 100 ausgegebene Bezugsspannung VREF[T, VDD] in Abhängigkeit der Hintergrundtemperatur T und der DC-Versorgungsspannung VDD verändert, d. h. während der Hintergrundtemperatur T und der DC-Versorgungsspannung VDD gefolgt wird. Die Änderung der Bezugsspannung in Abhängigkeit der Hintergrundtemperatur kann durch die folgende Gleichung (2) dargestellt werden. Symbole, welche durch Hinzufügen von Zahlen den Symbolen R erzielt werden, welche die Widerstände darstellen, stellen die Widerstandswerte der Widerstände dar, denen die Zahlen hinzugefügt worden sind.
Wenn in dem herkömmlichen Bezugsspannungsschaltkreis 100 die Gleichung (1) in die Gleichung (2) eingesetzt bzw. substituiert wird, werden die Widerstandswerte der jeweiligen Festwiderstände R1, R2, R3 derart eingestellt, dass der primäre Term der absoluten Temperatur T der Gleichung (1) und der primäre Term der absoluten Temperatur T der Gleichung (2) zueinander ausgeglichen (offset) sind, wodurch die Wirkung der Änderung der Hintergrundtemperatur T auf die Bezugsspannung VREF unterdrückt wird.When in the conventional reference voltage circuit 100 substituting Equation (1) into Equation (2), the resistance values of the respective fixed resistances R 1 , R 2 , R 3 are set such that the primary term of the absolute temperature T of Equation (1) and the primary Term of the absolute temperature T of the equation (2) are offset (offset) to each other, whereby the effect of the change of the background temperature T is suppressed to the reference voltage V REF .
Wie aus der Gleichung (1) ersichtlich, sind jedoch Terme höherer Ordnung tatsächlich vorhanden, welche die Hintergrundtemperatur betreffen. Wenn eine stabilere Bezugsspannung VREF benötigt wird, muss dementsprechend die Wirkung der Terme höherer Ordnung berücksichtigt werden. Die betreffenden Terme höherer Ordnung können nicht durch bloßes Einstellen bzw. Festsetzen der Widerstandswerte der jeweiligen Festwiderstände R1, R2, R3 ausgeglichen bzw. kompensiert werden.However, as apparent from the equation (1), higher order terms actually exist concerning the background temperature. Accordingly, if a more stable reference voltage V REF is needed, the effect of the higher order terms must be considered. The respective higher-order terms can not be compensated or compensated merely by setting or setting the resistance values of the respective fixed resistors R 1 , R 2 , R 3 .
Des Weiteren ist bekannt, dass die Bezugsspannung VREF[T, VDD] des herkömmlichen Bezugsspannungsschaltkreises 100 für eine Änderung in Ahhängigkeit einer Änderung der DC-Versorgungsspannung VDD geeignet ist, d. h. während einer Änderung der DC-Versorgungsspannung VDD gefolgt wird. Dieses Phänomen wird durch die Tatsache hervorgerufen, dass die Offsetspannung des Operationsverstärkers OP sich in Abhängigkeit der Änderung der DC-Versorgungsspannung VDD ändert. Wenn beispielsweise eine Batterie oder dergleichen als DC-Stromquelle verwendet wird, tritt das obige Phänomen auf, da sich die DC-Versorgungsspannung stark über einen Zeitverlauf ändert.Furthermore, it is known that the reference voltage V REF [T, V DD ] of the conventional reference voltage circuit 100 is suitable for a change in dependence of a change in the DC supply voltage V DD , that is, followed during a change in the DC supply voltage V DD . This phenomenon is caused by the fact that the offset voltage of the operational amplifier OP changes depending on the change of the DC supply voltage V DD . For example, when a battery or the like is used as a DC power source, the above phenomenon occurs because the DC power supply voltage changes greatly over time.
Aus der DE 41 11 103 A1 ist ein Bezugsspannungsschaltkreis zur Ausgabe einer stabilen Bezugsspannung bekannt mit: einem ersten Halbleiter, welcher in Durchlassrichtung bezüglich einer negativen Stromversorgungsleitung einer Versorgungsspannung eingesetzt ist, und einem zweiten Halbleiter, welcher in Durchlassrichtung bezüglich der negativen Stromversorgungsleitung eingesetzt ist, wobei jeder der ersten und zweiten Halbleiter einen pn-Übergang aufweist; einem Operationsverstärker, welcher mit einer positiven Stromversorgungsleitung und der negativen Stromversorgungsleitung der Versorgungsspannung verbunden ist, wobei ein Ende eines ersten Widerstands mit einem Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers verbunden ist und das andere Ende des ersten Widerstands mit einem nicht invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers verbunden ist, ein Ende eines zweiten Widerstands mit dem Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers verbunden ist und das andere Ende des zweiten Widerstands mit einem invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers verbunden ist, und ein Ende eines dritten Widerstands mit dem invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers verbunden ist und das andere Ende des dritten Widerstands mit dem zweiten Halbleiter verbunden ist.From the DE 41 11 103 A1 a reference voltage circuit for outputting a stable reference voltage is known, comprising: a first semiconductor, which is inserted in the forward direction with respect to a negative power supply line of a supply voltage, and a second semiconductor, which is inserted in the forward direction with respect to the negative power supply line, wherein each of the first and second semiconductor a has pn junction; an operational amplifier connected to a positive power supply line and the negative power supply line of the supply voltage, wherein one end of a first resistor is connected to an output terminal of the operational amplifier and the other end of the first resistor is connected to a noninverting input terminal of the operational amplifier, one end of one second resistor is connected to the output terminal of the operational amplifier, and the other end of the second resistor is connected to an inverting input terminal of the operational amplifier, and one end of a third resistor is connected to the inverting input terminal of the operational amplifier and the other end of the third resistor is connected to the second semiconductor connected is.
Aus CHUANG, THEI, TSEI, LIU: Temperature-dependent characteristics of polisilicon and diffused resistors, in: IEEE Transactions an Electron Devices, 2003, 1413–1415, ist es bekannt, dass Polisilizium einen negative Temperaturkoeffizienten aufweist, während es aus GIECK: Technische Formelsammlung, ISBN 3 920379 17 9, bekannt ist, dass Aluminium einen positiven Temperaturkoeffizienten aufweist.From CHUANG, THEI, TSEI, LIU: Temperature-dependent characteristics of polysilicon and diffused resistors, in: IEEE Transactions on Electron Devices, 2003, 1413-1415, it is known that polysilicon has a negative temperature coefficient, while from GIECK: Technical Formulas, ISBN 3 920379 17 9, it is known that aluminum has a positive temperature coefficient.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Schaltkreis zum Kompensieren des Effekts der Änderung der Hintergrundtemperatur mit einer hohen Genauigkeit und zum Ausgeben einer sehr stabilen Bezugsspannung zu schaffen.The object of the present invention is to provide a circuit for compensating the effect of changing the background temperature with high accuracy and outputting a very stable reference voltage.
Vorteilhaft ist es dabei, einen Schaltkreis zum Kompensieren des Effekts der Änderung der Versorgungsspannung mit einer hohen Genauigkeit und zum Ausgeben einer sehr stabilen Bezugsspannung zu schaffen.It is advantageous to provide a circuit for compensating for the effect of changing the supply voltage with high accuracy and for outputting a very stable reference voltage.
Des Weiteren ist es dabei vorteilhaft, einen Schaltkreis zum Kompensieren sowohl des Effekts der Änderung der Hintergrundtemperatur als auch der Änderung der Versorgungsspannung zur selben Zeit und zum Ausgeben einer stabilen Bezugsspannung zu schaffen.Further, it is advantageous to provide a circuit for compensating for both the effect of changing the background temperature and changing the supply voltage at the same time and outputting a stable reference voltage.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1 oder 4.The object is achieved by the features of claim 1 or 4.
Demgemäß wird ein vierter Widerstand dem herkömmlichen Bezugsspannungsschaltkreis hinzugefügt. Die Bezugsspannung wird durch Hinzufügen des vierten Widerstands stabilisiert. Der Effekt der Änderung der Hintergrundtemperatur oder der Effekt der Änderung der Versorgungsspannung kann mit einer hohen Genauigkeit durch die Charakteristik des vierten Widerstands kompensiert werden. Beide Modi bzw. Betriebsarten besitzen das gemeinsame technische Merkmal des Hinzufügens des vierten Widerstands, was sich von der herkömmlichen Technik unterscheidet, und sie sind miteinander verknüpft, um ein einzelnes allgemeines erfinderisches Konzept zu bilden. Accordingly, a fourth resistor is added to the conventional reference voltage circuit. The reference voltage is stabilized by adding the fourth resistor. The effect of changing the background temperature or the effect of changing the supply voltage can be compensated for with high accuracy by the characteristic of the fourth resistor. Both modes have the common technical feature of adding the fourth resistor, which is different from the conventional technique, and they are interrelated to form a single general inventive concept.
Das heißt, es wird ein Bezugsspannungsschaltkreis zur Ausgabe einer stabilen Bezugsspannung gebildet. Der Bezugsspannungsschaltkreis ist mit einem Operationsverstärker, einem ersten Widerstand, einem zweiten Widerstand, einem dritten Widerstand, einem vierten Widerstand, einem ersten Halbleiter, welcher einen pn-Übergang enthält, und einem zweiten Halbleiter, welcher einen pn-Übergang enthält, ausgestattet, und diese Elemente sind miteinander wie folgt verbunden.That is, a reference voltage circuit for outputting a stable reference voltage is formed. The reference voltage circuit is provided with an operational amplifier, a first resistor, a second resistor, a third resistor, a fourth resistor, a first semiconductor including a pn junction, and a second semiconductor including a pn junction, and these Elements are connected to each other as follows.
Positive und negative Stromversorgungsleitungen, welche mit den positiven und negativen Anschlüssen der DC-Stromquelle verbunden sind, sind mit den positiven und negativen Stromversorgungsanschlüssen des Operationsverstärkers verbunden. Ein Ende des ersten Widerstands ist mit dem Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers verbunden, und das andere Ende davon ist mit dem nicht invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers verbunden. Ein Ende des zweiten Widerstands ist mit dem Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers verbunden, und das andere Ende davon ist mit dem invertierenden Eingangsanschluss verbunden. Ein Ende des dritten Widerstands ist mit dem invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers verbunden, und das andere Ende davon ist mit dem zweiten Halbleiter verbunden. Ein Ende des vierten Widerstands ist mit dem nicht invertierenden Eingangsanschluss verbunden, und das andere Ende davon ist mit dem ersten Halbleiter verbunden. Der erste Halbleiter ist in Durchlassrichtung bezüglich der negativen Stromversorgungsleitung eingesetzt, und der zweite Halbleiter ist in der Durchlassrichtung bezüglich der negativen Stromversorgungsleitung eingesetzt. Des Weiteren ist der Widerstandswert des vierten Widerstands derart eingestellt bzw. festgesetzt, dass er kleiner als der Widerstandswert des ersten Widerstands ist.Positive and negative power supply lines connected to the positive and negative terminals of the DC power source are connected to the positive and negative power supply terminals of the operational amplifier. One end of the first resistor is connected to the output terminal of the operational amplifier, and the other end thereof is connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier. One end of the second resistor is connected to the output terminal of the operational amplifier, and the other end thereof is connected to the inverting input terminal. One end of the third resistor is connected to the inverting input terminal of the operational amplifier, and the other end thereof is connected to the second semiconductor. One end of the fourth resistor is connected to the non-inverting input terminal, and the other end thereof is connected to the first semiconductor. The first semiconductor is inserted in the forward direction with respect to the negative power supply line, and the second semiconductor is inserted in the forward direction with respect to the negative power supply line. Further, the resistance value of the fourth resistor is set to be smaller than the resistance value of the first resistor.
Eine Diode ist ein typisches Element des Halbleiters, welcher den pn-Übergang enthält, jedoch ist der Halbleiter nicht auf die Diode beschränkt. Beispielsweise kann ein Halbleiter mit einem pn-Übergang verwendet werden, welcher zwischen der Basis und dem Emitter eines Bipolartransistors durch Kurzschließen der Basis und des Kollektors des Bipolartransistors gebildet ist.A diode is a typical element of the semiconductor containing the pn junction, but the semiconductor is not limited to the diode. For example, a semiconductor having a pn junction formed between the base and emitter of a bipolar transistor by shorting the base and the collector of the bipolar transistor may be used.
Der erste Widerstand, der zweite Widerstand und der dritte Widerstand sind typischerweise Festwiderstände, und die Widerstandswerte davon sind weitgehend konstant. Mit dem Festwiderstand ist dabei ein Widerstand gemeint, dessen Widerstandswert im Wesentlichen konstant ist, wenn der Bezugsspannungsschaltkreis betrieben wird. Der Festwiderstand enthält ebenfalls einen Widerstand, dessen Widerstandswert eingestellt bzw. festgesetzt wird, wenn der Bezugsspannungsschaltkreis nicht betrieben wird.The first resistor, the second resistor, and the third resistor are typically fixed resistors, and the resistance values thereof are largely constant. By the fixed resistor is meant a resistor whose resistance value is substantially constant when the reference voltage circuit is operated. The fixed resistor also includes a resistor whose resistance is set when the reference voltage circuit is not operated.
Der Widerstandswert des vierten Widerstands ist derart festgesetzt, dass er kleiner als der Widerstandswert des ersten Widerstands ist. Sogar dann, wenn der vierte Widerstand dem herkömmlichen Bezugsspannungsschaltkreis hinzugefügt wird, kann daher der Effekt der Charakteristik des vierten Widerstands auf den Koeffizienten des primären Terms der Gleichung (2) verringert werden. Dementsprechend kann wie in dem Fall des herkömmlichen Bezugsspannungsschaltkreises der Koeffizient des primären Terms der Gleichung (2) durch Einstellen der Widerstandswerte der ersten, zweiten und dritten Widerstände ausgeglichen bzw. kompensiert (offset) werden, und ebenfalls kann der Effekt der Änderung der Hintergrundtemperatur mit einer hohen Genauigkeit kompensiert werden, oder es kann der Effekt der Änderung der Versorgungsspannung mit einer hohen Genauigkeit durch die Charakteristik des vierten Widerstands kompensiert werden.The resistance of the fourth resistor is set to be smaller than the resistance of the first resistor. Therefore, even if the fourth resistor is added to the conventional reference voltage circuit, the effect of the characteristic of the fourth resistor on the coefficient of the primary term of the equation (2) can be reduced. Accordingly, as in the case of the conventional reference voltage circuit, the coefficient of the primary term of the equation (2) can be offset by adjusting the resistance values of the first, second and third resistors, and also the effect of changing the background temperature can be compensated high accuracy can be compensated, or the effect of changing the supply voltage can be compensated with high accuracy by the characteristic of the fourth resistor.
Dementsprechend wird ein Bezugsspannungsschaltkreis zur Ausgabe einer stabilen Bezugsspannung gegenüber einer Änderung der Hintergrundtemperatur geschaffen. In diesem Fall wird es bevorzugt, dass ein Widerstand, welcher einen Widerstandstemperaturkoeffizienten aufweist, der derart eingestellt ist, dass er größer als der Widerstandstemperaturkoeffizient des ersten, zweiten und dritten Widerstands ist, als der vierte Widerstand verwendet wird. Demgemäß kann ein Bezugsspannungsschaltkreis zur Ausgabe einer stabilen Bezugsspannung gegenüber der Umgebungsspannung erzielt werden.Accordingly, a reference voltage circuit is provided for outputting a stable reference voltage against a change in the background temperature. In this case, it is preferable that a resistor having a resistance temperature coefficient set to be larger than the resistance temperature coefficient of the first, second and third resistors is used as the fourth resistor. Accordingly, a reference voltage circuit for outputting a stable reference voltage from the ambient voltage can be obtained.
Ein Bezugsspannungsschaltkreis ist mit einem vierten Widerstand zusätzlich zu den ersten, zweiten und dritten Widerständen ausgestattet. Durch Hinzufügen des vierten Widerstands werden die Koeffizienten der Terme höherer Ordnung der Gleichung (2) derart ausgestaltet, dass die Charakteristik des vierten Widerstands reflektiert wird. Durch Einstellen des Widerstandstemperaturkoeffizienten des vierten Widerstands derart, dass der Widerstandstemperaturkoeffizient des vierten Widerstands größer als der Widerstandstemperaturkoeffizient der ersten, zweiten und dritten Widerstände ist, können die Koeffizienten der Terme höherer Ordnung der Gleichung (2) stärker im Vergleich mit dem Fall reduziert werden, bei welchem der vierte Widerstand nicht vorhanden ist. Der Effekt der Änderung der Hintergrundtemperatur kann mit einer hohen Genauigkeit kompensiert werden, und es kann die stabile Bezugsspannung erzielt werden.A reference voltage circuit is provided with a fourth resistor in addition to the first, second and third resistors. By adding the fourth resistor, the coefficients of the higher order terms of equation (2) are designed such that the characteristic of the fourth Resistance is reflected. By setting the resistance temperature coefficient of the fourth resistor such that the resistance temperature coefficient of the fourth resistor is larger than the resistance temperature coefficient of the first, second, and third resistors, the coefficients of the higher-order terms of equation (2) can be reduced more in comparison with the case which does not have the fourth resistor. The effect of changing the background temperature can be compensated with high accuracy, and the stable reference voltage can be obtained.
Wenn der Widerstandstemperaturkoeffizient des vierten Widerstands derart eingestellt wird, dass er größer als der Widerstandstemperaturkoeffizient des ersten, zweiten und dritten Widerstands ist, kann des Weiteren der Widerstandswert des vierten Widerstands kleiner gemacht werden. Wenn der vierte Widerstandswert verringert wird, kann der Effekt der Charakteristik des vierten Widerstands auf den primären Term der Gleichung (2) weitaus größer wie oben beschrieben reduziert werden.Further, when the resistance temperature coefficient of the fourth resistor is set to be larger than the resistance temperature coefficient of the first, second, and third resistors, the resistance value of the fourth resistor can be made smaller. When the fourth resistance value is decreased, the effect of the characteristic of the fourth resistor on the primary term of the equation (2) can be reduced much larger as described above.
Entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Bezugsspannungsschaltkreis zur Ausgabe einer stabilen Bezugsspannung gegenüber einer Änderung einer Versorgungsspannung (power source voltage) geschaffen. Es wird in diesem Fall bevorzugt, dass ein variabler Widerstand, dessen Widerstandswert in Abhängigkeit einer Änderung der Versorgungsspannung variabel ist, als der vierte Widerstand verwendet wird. Demgemäß kann ein Bezugsspannungsschaltkreis zur Ausgabe einer stabilen Bezugsspannung gegenüber einer Änderung der Versorgungsspannung erzielt werden.In accordance with an embodiment of the present invention, a reference voltage circuit is provided for outputting a stable reference voltage against a change in a power source voltage. In this case, it is preferable that a variable resistor whose resistance value is variable depending on a change of the supply voltage is used as the fourth resistor. Accordingly, a reference voltage circuit for outputting a stable reference voltage against a change in the supply voltage can be achieved.
Entsprechend dem Bezugsspannungsschaltkreis kann das Phänomen, dass sich die Offsetspannung des Operationsverstärkers in Abhängigkeit der Änderung der Versorgungsspannung ändert, unter Verwendung des variablen Widerstands kompensiert werden, dessen Widerstandswert sich in Abhängigkeit der Änderung der Versorgungsspannung ändert. Dabei enthält der variable Widerstand beide Widerstände, deren Widerstandswerte sich in Abhängigkeit der Änderung der Versorgungsspannung erhöhen und verringern, d. h. während der Änderung der Versorgungsspannung gefolgt wird. Einer von dem variablen Widerstand, dessen Widerstandswert sich erhöht, und von dem variablen Widerstand, dessen Widerstandswert sich verringert, kann geeignet auf der Grundlage der Charakteristik des zu verwendenden Operationsverstärkers gewählt werden. Unter Verwendung des variablen Widerstands, dessen Widerstandswert sich in Abhängigkeit der Änderung der Versorgungsspannung ändert, kann ein Bezugsspannungsschaltkreis zur Ausgabe einer stabilen Bezugsspannung gegenüber der Änderung der Versorgungsspannung erzielt werden.According to the reference voltage circuit, the phenomenon that the offset voltage of the operational amplifier changes in response to the change of the supply voltage can be compensated by using the variable resistor whose resistance value changes depending on the change of the supply voltage. In this case, the variable resistor contains both resistors whose resistance values increase and decrease as a function of the change in the supply voltage, ie. H. while changing the supply voltage is followed. One of the variable resistor whose resistance value increases and the variable resistor whose resistance value decreases may be suitably selected on the basis of the characteristic of the operational amplifier to be used. By using the variable resistor whose resistance changes in accordance with the change of the supply voltage, a reference voltage circuit for outputting a stable reference voltage against the change of the supply voltage can be obtained.
Wenn der vierte Widerstand ein variabler Widerstand ist, wird es bevorzugt, dass der Widerstandswert des vierten Widerstands sich in Abhängigkeit einer Erhöhung der Versorgungsspannung ändert.When the fourth resistor is a variable resistor, it is preferable that the resistance of the fourth resistor changes in response to an increase in the supply voltage.
Im Allgemeinen zeigt die von dem Bezugsspannungsschaltkreis ausgegebene Bezugsspannung häufig bzw. weitgehend (frequently) eine positive Änderung in Abhängigkeit der Änderung der Versorgungsspannung. Das heißt, wenn die Versorgungsspannung ansteigt, steigt die Bezugsspannung weitgehend an. Um dieses Phänomen zu unterdrücken, wird es bevorzugt, dass der Widerstandswert des vierten Widerstands im Hinblick auf das Ansteigen der Versorgungsspannung verringert wird, wodurch ein Bezugsspannungsschaltkreis zur Ausgabe einer stabilen Bezugsspannung gegenüber der Änderung der Versorgungsspannung erzielt werden kann.In general, the reference voltage output from the reference voltage circuit often shows (frequently) a positive change depending on the change in the supply voltage. That is, when the supply voltage increases, the reference voltage largely increases. In order to suppress this phenomenon, it is preferable that the resistance value of the fourth resistor is lowered with respect to the increase of the supply voltage, whereby a reference voltage circuit for outputting a stable reference voltage against the change of the supply voltage can be achieved.
Vorzugsweise wird ein n-Typ-MOSFET als vierter Widerstand verwendet. In dem Fall des n-Typ-MOSFETs ist vorzugsweise der Drainanschluss mit dem nicht invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers verbunden, ist der Sourceanschluss mit dem ersten Halbleiter verbunden und ist der Gateanschluss mit der positiven Stromversorgungsleitung verbunden.Preferably, an n-type MOSFET is used as the fourth resistor. In the case of the n-type MOSFET, preferably, the drain terminal is connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier, the source terminal is connected to the first semiconductor, and the gate terminal is connected to the positive power supply line.
Wenn in dem Fall des n-Typ-MOSFETs die dem Gateanschluss angelegte Versorgungsspannung erhöht ist, ist der Kanalwiderstandswert verringert. Das heißt, wenn die Versorgungsspannung erhöht ist, ist der Widerstandswert zwischen dem Drainanschluss und dem Sourceanschluss des n-Typ-MOSFETs verringert. Unter Verwendung des n-Typ-MOSFETs als vierter Widerstand kann ein Phänomen erzielt werden, bei welchem der Widerstandswert des vierten Widerstands in Abhängigkeit des Anstiegs bzw. im Folgen auf den Anstieg der Versorgungsspannung verringert ist. Dementsprechend kann ein Bezugsspannungsschaltkreis zur Ausgabe einer stabilen Bezugsspannung gegenüber der Änderung der Versorgungsspannung erzielt werden.In the case of the n-type MOSFET, when the supply voltage applied to the gate terminal is increased, the channel resistance value is decreased. That is, when the supply voltage is increased, the resistance value between the drain and the source of the n-type MOSFET is reduced. By using the n-type MOSFET as the fourth resistor, there can be obtained a phenomenon in which the resistance of the fourth resistor is reduced depending on the increase in the supply voltage increase. Accordingly, a reference voltage circuit for outputting a stable reference voltage against the change of the supply voltage can be achieved.
Es kann eine Reihenschaltung bestehend aus einem Festwiderstand und einem variablen Widerstand als vierter Widerstand verwendet werden. In diesem Fall wird die Reihenschaltung (in-series circuit) derart entworfen, dass sie eine derartige Charakteristik aufweist, bei welcher der Widerstandstemperaturkoeffizient des Festwiderstands größer als der Widerstandstemperaturkoeffizient des ersten, zweiten und dritten Widerstands ist und sich der Widerstandswert des variablen Widerstands in Abhängigkeit bzw. beim Folgen der Änderung der Versorgungsspannung ändert.A series circuit consisting of a fixed resistor and a variable resistor can be used as the fourth resistor. In this case, the in-series circuit is designed to have such a characteristic that the resistance temperature coefficient of the fixed resistor becomes larger than the resistance temperature coefficient of the first, second, and third resistors is and the resistance value of the variable resistor changes depending on or following the change of the supply voltage.
Die Reihenfolge des Verbindens des Festwiderstands und des variablen Widerstands in Reihe ist nicht auf eine spezifische Art beschränkt, und es kann der Festwiderstand näher an der negativen Stromversorgungsleitung lokalisiert sein, oder es kann der variable Widerstand näher an der negativen Stromversorgungsleitung lokalisiert sein.The order of connecting the fixed resistor and the variable resistor in series is not limited to a specific one, and the fixed resistor may be located closer to the negative power supply line, or the variable resistor may be located closer to the negative power supply line.
Entsprechend dem oben beschriebenen Bezugsspannungsschaltkreis kann die Bezugsspannung unter einer Kompensierung der Effekte sowohl der Temperaturänderung als auch der Versorgungsspannung ausgegeben werden.According to the above-described reference voltage circuit, the reference voltage can be output with compensation for the effects of both the temperature change and the supply voltage.
Der Bezugsspannungsschaltkreis verwendet wenigstens vier Widerstände. Durch Einstellen bzw. Festlegen der Charakteristik der jeweiligen Widerstände kann der Effekt der Temperaturänderung mit einer hohen Genauigkeit kompensiert werden, und/oder es kann der Effekt der Versorgungsspannung mit einer hohen Genauigkeit kompensiert werden, so dass die stabile Bezugsspannung ausgegeben werden kann.The reference voltage circuit uses at least four resistors. By setting the characteristics of the respective resistors, the effect of the temperature change can be compensated with high accuracy, and / or the effect of the supply voltage can be compensated with high accuracy so that the stable reference voltage can be output.
Die vorliegende Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. Dabei betrifft lediglich die zweite Ausführungsform gemäß 3 und 5 und dazu in Bezug genommene Teile den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, während die übrigen Ausführungsformen lediglich als Beispiel deren Erläuterung dienen.The present invention will be explained in the following description with reference to the drawings. Only the second embodiment according to concerns 3 and 5 and related parts are the subject of the present invention, while the other embodiments are merely illustrative thereof.
1 stellt einen Bezugsspannungsschaltkreis einer ersten Ausführungsform dar; 1 Fig. 10 illustrates a reference voltage circuit of a first embodiment;
2 zeigt ein Diagramm, welches die Änderungsrate der Bezugsspannung auf die Temperaturänderung darstellt; 2 Fig. 16 is a graph showing the rate of change of the reference voltage to the temperature change;
3 stellt einen Bezugsspannungsschaltkreis einer zweiten Ausführungsform dar; 3 Fig. 10 illustrates a reference voltage circuit of a second embodiment;
4 stellt die Änderungsrate der Bezugsspannung auf die Änderung der Versorgungsspannung dar; 4 represents the rate of change of the reference voltage to the change of the supply voltage;
5 stellt einen Bezugsspannungsschaltkreis einer Modifizierung dar; und 5 represents a reference voltage circuit of a modification; and
6 stellt einen herkömmlichen Bezugsspannungsschaltkreis dar. 6 illustrates a conventional reference voltage circuit.
Bevorzugte Ausführungsformen werden unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben.Preferred embodiments will be described with reference to the figures.
Die folgenden Ausführungsformen haben die folgenden Merkmale.The following embodiments have the following features.
Bei der ersten Ausführungsform ist der Widerstandswert eines vierten Widerstands kleiner als der Widerstandswert eines ersten Widerstands.In the first embodiment, the resistance value of a fourth resistor is smaller than the resistance value of a first resistor.
Der erste, zweite und dritte Widerstand bei einer zweiten Ausführungsform sind Festwiderstände.The first, second and third resistors in a second embodiment are fixed resistors.
Bei einer dritten Ausführungsform sind der erste, zweite und dritte Widerstand aus derselben Materialart gebildet, und die Temperaturwiderstandskoeffizienten davon sind zueinander gleich.In a third embodiment, the first, second, and third resistors are formed of the same kind of material, and the temperature resistance coefficients thereof are equal to each other.
Die Ausführungsformen werden unter Bezugnahme auf die zugehörigen Figuren beschrieben.The embodiments will be described with reference to the accompanying figures.
Erste AusführungsformFirst embodiment
1 stellt einen Bezugsspannungsschaltkreis 10 zum Umwandeln einer von einer DC-Spannungsquelle (DC power source) zugeführten DC-Versorgungsspannung (DC power source voltage) VDD in eine temperaturkompensierte Bezugsspannung VREF und zum Ausgeben der temperaturkompensierten Bezugsspannung VREF dar. Der Bezugsspannungsschaltkreis 10 ist ein Schaltkreis zum Umwandeln der DC-Versorgungsspannung VDD in die stabile Bezugsspannung VREF und ist insbesondere derart entworfen, dass die Bezugsspannung VREF, welche auf einen festen Wert festgesetzt bzw. eingestellt ist, gegenüber der Änderung der Hintergrundtemperatur zugeführt wird. 1 provides a reference voltage circuit 10 for converting a DC power source voltage V DD supplied from a DC power source to a temperature compensated reference voltage V REF and for outputting the temperature compensated reference voltage V REF . The reference voltage circuit 10 is a circuit for converting the DC power supply voltage V DD into the stable reference voltage V REF, and is specifically designed so that the reference voltage V REF , which is set to a fixed value, is supplied to the change of the background temperature.
Der Bezugsspannungsschaltkreis 10 ist mit einem Operationsverstärker OP, einem ersten Festwiderstand R1, einem zweiten festen Widerstand R2, einem dritten festen Widerstand R3, einem vierten festen Widerstand R4, einer ersten Diode D1 und einer zweiten Diode D2 ausgestattet. The reference voltage circuit 10 is equipped with an operational amplifier OP, a first fixed resistor R 1 , a second fixed resistor R 2 , a third fixed resistor R 3 , a fourth fixed resistor R 4 , a first diode D 1 and a second diode D 2 .
Die zweite Diode D2 ist eine Diodengruppe, welche eine Vielzahl von parallel miteinander verbundenen Dioden enthält, und jede Diode besitzt dieselbe Spezifikation wie die erste Diode D1.The second diode D2 is a diode group including a plurality of diodes connected in parallel, and each diode has the same specification as the first diode D1.
Positive und negative Stromversorgungsleitungen 36 und 37 sind mit den positiven und negativen Anschlüssen der DC-Stromquelle verbunden, und die positiven und negativen Stromversorgungsleitungen 36 und 37 sind mit den positiven und negativen Stromversorgungsanschlüssen des Operationsverstärkers OP verbunden. Ein Ende des ersten Festwiderstands R1 ist mit dem Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers OP verbunden, und das andere Ende davon ist mit dem nicht invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers OP verbunden. Ein Ende des zweiten Festwiderstands R2 ist mit dem Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers OP verbunden, und das andere Ende davon ist mit dem invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers OP verbunden. Ein Ende des dritten Festwiderstands R3 ist mit dem invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers verbunden, und das andere Ende davon ist mit dem Anodenanschluss der zweiten Diode D2 verbunden. Ein Ende des vierten Widerstands ist mit dem nicht invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers OP verbunden, und das andere Ende davon ist mit dem Anodenanschluss der ersten Diode D1 verbunden. Die Kathodenanschlüsse der ersten und zweiten Dioden D1 und D2 sind mit der negativen Stromversorgungsleitung 37 verbunden. Die negative Stromversorgungsleitung 37 ist geerdet. Die erste Diode D1 und die zweite Diode D2 sind in Durchlassrichtung bezüglich der negativen Stromversorgungsleitung 37 eingesetzt.Positive and negative power supply lines 36 and 37 are connected to the positive and negative terminals of the DC power source, and the positive and negative power supply lines 36 and 37 are connected to the positive and negative power supply terminals of the operational amplifier OP. One end of the first fixed resistor R 1 is connected to the output terminal of the operational amplifier OP, and the other end thereof is connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier OP. One end of the second fixed resistor R 2 is connected to the output terminal of the operational amplifier OP, and the other end thereof is connected to the inverting input terminal of the operational amplifier OP. One end of the third fixed resistor R 3 is connected to the inverting input terminal of the operational amplifier, and the other end thereof is connected to the anode terminal of the second diode D 2 . One end of the fourth resistor is connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier OP, and the other end thereof is connected to the anode terminal of the first diode D1. The cathode terminals of the first and second diodes D1 and D2 are connected to the negative power supply line 37 connected. The negative power supply line 37 is grounded. The first diode D1 and the second diode D2 are in the forward direction with respect to the negative power supply line 37 used.
Als Nächstes wird das Phänomen, bei welchem die Bezugsspannung VREF, welche mit hoher Genauigkeit temperaturkompensiert ist, unter Verwendung des Bezugsspannungsschaltkreises 10 ausgegeben wird, unter Verwendung der folgenden Gleichungen beschrieben.Next, the phenomenon in which the reference voltage V REF which is temperature-compensated with high accuracy becomes by using the reference voltage circuit 10 is written using the following equations.
Wenn eine Substitution von T = T0 + ΔT bezüglich des Durchlassspannungsabfalls VD1[T] der Diode D1, welche die Temperaturcharakteristik aufweist, durchgeführt wird, wird die folgende Gleichung (3) erzielt. Die oben beschriebene Gleichung (1) kann als die Gleichung des Durchlassspannungsabfalls VD1[T] verwendet werden.When a substitution of T = T 0 + ΔT with respect to the forward voltage drop V D1 [T] of the diode D1 having the temperature characteristic is performed, the following equation (3) is obtained. The above-described equation (1) can be used as the equation of the forward voltage drop V D1 [T].
Bei dieser Gleichung (3) wird (1 + ΔT/T0) einer Taylor-Entwicklung unterworfen und unter Verwendung von primären und sekundären Termen angenähert, so dass die folgende Gleichung (4) erzielt wird.In this equation (3), (1 + ΔT / T 0 ) is Taylor-developed and approximated using primary and secondary terms, so that the following equation (4) is obtained.
Wenn dabei der Stromfluss in der ersten Diode D1 durch I1 dargestellt wird und der Stromfluss in der zweiten Diode D2 durch I2 dargestellt wird, können die vier folgenden Gleichungen erzielt werden. VD1 ≅ (kT/q)ln(I1/Is) (5) VD2 ≅ (kT/q)ln(I2/nIs) (6) I1R1 = I2R2 (7) VREF = VD1 + I1(R1 + R4) = VD2 + I2(R2 + R3) (8) Here, if the current flow in the first diode D1 is represented by I 1 and the current flow in the second diode D 2 is represented by I 2 , the four following equations can be obtained. V D1 ≅ (kT / q) ln (I 1 / Is) (5) V D2 ≅ (kT / q) ln (I 2 / nIs) (6) I 1 R 1 = I 2 R 2 (7) V REF = V D1 + I 1 (R 1 + R 4) = V D2 + I 2 (R 2 + R 3) (8)
Is stellt den gesättigten Strom der Diode D1 dar. Is represents the saturated current of the diode D1.
Wenn des Weiteren die Widerstandswerte der jeweiligen Festwiderstände R1, R2, R3, R4 durch Funktionen R1[T], R2[T], R3[T] und R4[T], welche die Temperaturcharakteristik aufweisen, dargestellt werden, können die folgenden Gleichungen erzielt werden.Further, when the resistance values of the respective fixed resistances R 1 , R 2 , R 3 , R 4 are represented by functions R 1 [T], R 2 [T], R 3 [T] and R 4 [T] having the temperature characteristic, can be represented, the following equations can be obtained.
Die Widerstandswerte der jeweiligen Festwiderstände R1, R2, R3, R4 bei der Bezugstemperatur T0 werden dargestellt durch R10, R20, R30, R40. Der erste Festwiderstand R1, der zweite Festwiderstand R2, und der dritte Festwiderstand R3 sind aus derselben Materialart gebildet, und die Temperaturwiderstandkoeffizienten davon sind zueinander gleich. Demgegenüber ist der vierte Festwiderstand R4 aus einer unterschiedlichen Materialart gebildet, und der Temperaturwiderstandskoeffizient b davon unterscheidet sich von demjenigen der anderen Festwiderstände R1, R2, R3. R1[T] = R10(1 + aΔ) R2[T] = R20(1 + aΔ) R3[T] = R30(1 + aΔ) R4[T] = R40(1 + bΔ) The resistance values of the respective fixed resistors R 1 , R 2 , R 3 , R 4 at the reference temperature T 0 are represented by R 10 , R 20 , R 30 , R 40 . The first fixed resistor R 1 , the second fixed resistor R 2 , and the third fixed resistor R 3 are formed of the same kind of material, and the temperature resistance coefficients thereof are equal to each other. On the other hand, the fourth fixed resistor R 4 is formed of a different kind of material, and the temperature resistance coefficient b thereof differs from that of the other fixed resistors R 1 , R 2 , R 3 . R 1 [T] = R 10 (1 + aΔ) R 2 [T] = R 20 (1 + aΔ) R 3 [T] = R 30 (1 + aΔ) R 4 [T] = R 40 (1 + bΔ)
Wenn die von dem Bezugsspannungsschaltkreis 10 ausgegebene Bezugsspannung VREF durch die Funktionen, welche die Temperaturcharakteristik beinhalten, mit den obigen Gleichungen (5) bis (8) und die Widerstandswerte R1[T], R2[T], R3[T], R4[T] der jeweiligen Widerstände R1, R2, R3, R4 dargestellt wird, welche die Temperaturcharakteristik aufweisen, kann die folgende Gleichung (9) erzielt werden.When the of the reference voltage circuit 10 outputted reference voltage V REF by the functions including the temperature characteristic with the above equations (5) to (8) and the resistance values R 1 [T], R 2 [T], R 3 [T], R 4 [T] of the respective resistors R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , which have the temperature characteristic, the following equation (9) can be obtained.
Dabei wird (1 + aΔT)–1 in der Gleichung (9) einer Taylor-Entwicklung unterworfen. Unter der Annahme, dass aΔT und bΔT hinreichend kleiner als 1 sind, kann des Weiteren die Gleichung (9) der folgenden Gleichung (10) angenähert werden.Here, (1 + aΔT) -1 in the equation (9) is subjected to Taylor development. Further, assuming that aΔT and bΔT are sufficiently smaller than 1, the equation (9) can be approximated to the following equation (10).
Des Weiteren wird (1 – R20 × R40/R10 × R30(1 + (b – a)ΔT))–1 in der Gleichung (10) der Taylor-Entwicklung unterworfen. Unter der Annahme, dass R40/R10 und R20 × R40/R10 × R30 hinreichend kleiner als 1 sind, kann des Weiteren die Gleichung (10) der folgenden Gleichung (11) angenähert werden.Further, (1-R 20 × R 40 / R 10 × R 30 (1 + (b-a) ΔT)) -1 in the equation (10) is subjected to Taylor development. Further, assuming that R 40 / R 10 and R 20 × R 40 / R 10 × R 30 are sufficiently smaller than 1, the equation (10) can be approximated to the following equation (11).
Unter Substituierung der vorhergehend berechneten Gleichung (4) in die Gleichung (11), kann die folgende Gleichung (12) erzielt werden.Substituting the above-calculated equation (4) into the equation (11), the following equation (12) can be obtained.
Wie in der Gleichung (12) dargestellt, wird herausgefunden, dass ein Addieren des vierten Festwiderstandswerts R40 bei der Bezugstemperatur T0 des vierten Festwiderstands R4 und der Differenz (b – a) zwischen dem Widerstandstemperaturkoeffizienten b des vierten Festwiderstands R4 und dem gemeinsamen Widerstandstemperaturkoeffizienten a der anderen Festwiderstände R1, R2, R3 der zweite Term von ΔT reflektiert wird. Wenn, wie in der Gleichung (12) dargestellt, die Differenz (b – a) zwischen den Widerstandstemperaturkoeffizienten auf einen positiven Wert eingestellt bzw. festgesetzt wird, wird der Koeffizient des sekundären Terms von ΔT verringert, und es wird der Effekt der Terme höherer Ordnung verringert. Daher ist es vorzuziehen, dass der Widerstandstemperaturkoeffizient b des vierten Festwiderstands R4 hinreichend größer ist als der Widerstandstemperaturkoeffizient a des ersten Festwiderstands R1.As shown in the equation (12), it is found that adding the fourth fixed resistance value R 40 at the reference temperature T 0 of the fourth fixed resistor R 4 and the difference (b-a) between the resistance temperature coefficient b of the fourth fixed resistor R 4 and the common Resistance temperature coefficient a of the other fixed resistors R 1 , R 2 , R 3, the second term of .DELTA.T is reflected. As shown in the equation (12), when the difference (b-a) between the resistance temperature coefficients is set to a positive value, the coefficient of the secondary term is decreased by ΔT, and the effect of the higher order terms becomes reduced. Therefore, it is preferable that the resistance temperature coefficient b of the fourth fixed resistor R 4 is sufficiently larger than the resistance temperature coefficient a of the first fixed resistor R 1 .
Des Weiteren wird angenommen, dass R40/R10 hinreichend kleiner als 1 ist, wenn die Gleichung (10) angenähert ist. Wenn eine Bedingung auf der Grundlage der Gleichung (12) festgelegt ist, ist es dementsprechend vorzuziehen, dass der vierte Festwiderstand R4 hinreichend kleiner als der erste Festwiderstand R1 ist. In diesem Fall kann die Bedingung der Gleichung (12) verwendet werden.Further, it is assumed that R 40 / R 10 is sufficiently smaller than 1 when the equation (10) is approximated. Accordingly, when a condition based on the equation (12) is set, it is preferable that the fourth fixed resistance R 4 is sufficiently smaller than the first fixed resistance R 1 . In this case, the condition of the equation (12) can be used.
Sowohl die Koeffizienten der primären und sekundären Terme von ΔT der Gleichung (12) können durch Einstellen bzw. Festlegen der Widerstandswerte R10, R20, R30, R40 bei der Bezugstemperatur T0 der jeweiligen Festwiderstände R1, R2, R3, R4, der Anzahl n der Dioden, welche die zweite Diode D2 bilden, und der Differenz (b – a) zwischen den Widerstandstemperaturkoeffizienten b des vierten Widerstands R4 und dem gemeinsamen Widerstandstemperaturkoeffizienten a der anderen Festwiderstände R1, R2, R3, verringert werden oder auf null festgelegt werden. Das heißt, der Bezugsspannungsschaltkreis 10 kann eine bemerkenswert stabile Bezugsspannung VREF[T] ausgeben, welche durch die Temperaturänderung nicht beeinflusst wird.Both the coefficients of the primary and secondary terms of ΔT of the equation (12) can be set by setting the resistance values R 10 , R 20 , R 30 , R 40 at the reference temperature T 0 of the respective fixed resistances R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , the number n of diodes forming the second diode D 2 and the difference (b - a) between the resistance temperature coefficients b of the fourth resistor R 4 and the common resistance temperature coefficient a of the other fixed resistors R 1 , R 2 , R 3 , be reduced or set to zero. That is, the reference voltage circuit 10 can output a remarkably stable reference voltage V REF [T], which is unaffected by the temperature change.
2 stellt die Temperaturcharakteristik der Bezugsspannung VREF[T] dar. Bezugszeichen 100 stellt die Temperaturcharakteristik des in 6 dargestellten herkömmlichen Bezugsspannungsschaltkreises dar, und Bezugszeichen 10 stellt die Temperaturcharakteristik des Bezugsspannungsschaltkreises 10 dieser in 1 dargestellten Ausführungsform dar. 2 stellt die Änderungsrate der Bezugsspannung VREF[T] dar, wenn die Hintergrundtemperatur sich von –40 auf etwa 120°C ändert. Die Achse der Ordinate von 2 stellt die Änderungsrate des Bezugsspannungswerts VREF[T] bei jeder Temperatur dar, welche mit einer Bezugsspannung VREF[–40] bei –40°C als Bezug berechnet worden ist. 2 represents the temperature characteristic of the reference voltage V REF [T] 100 represents the temperature characteristic of the in 6 represented conventional reference voltage circuit, and reference numerals 10 represents the temperature characteristic of the reference voltage circuit 10 this in 1 illustrated embodiment. 2 represents the rate of change of the reference voltage V REF [T] when the background temperature changes from -40 to about 120 ° C. The axis of the ordinate of 2 provides the rate of change of the reference voltage value V REF [T] at each temperature which has been calculated with a reference voltage V REF [-40] at -40 ° C as a reference.
Wie in 2 dargestellt, zeigt der herkömmliche Bezugsspannungsschaltkreis 100 eine Änderung einer konvexen Form in Abhängigkeit der Temperaturänderung, d. h. während der Temperaturänderung gefolgt wird. Dies ist ein Effekt von Termen höherer Ordnung, welche in der Gleichung (1) vorhanden sind. Demgegenüber wird in dem Fall des Bezugsspannungsschaltkreises dieser Ausführungsform herausgefunden, dass eine bemerkenswert stabile Bezugsspannung VREF[T] bezüglich der Temperaturänderung ausgegeben wird. Die Änderung in konvexer Form kann durch Verringern der Terme höherer Ordnung verringert werden. Der Bezugsspannungsschaltkreis 10 dieser Ausführungsform kann die Bezugsspannung VREF ausgeben, deren Temperatur genau kompensiert ist.As in 2 shown, shows the conventional reference voltage circuit 100 a change of a convex shape depending on the temperature change, that is followed during the temperature change. This is an effect of higher-order terms present in equation (1). On the other hand, in the case of the reference voltage circuit of this embodiment, it is found that a remarkably stable reference voltage V REF [T] is output with respect to the temperature change. The change in convex form can be reduced by decreasing the higher order terms. The reference voltage circuit 10 This embodiment can output the reference voltage V REF whose temperature is accurately compensated.
Bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform ist es vorzuziehen, dass die Widerstandscharakteristik der Festwiderstände R1, R2, R3, R4, in der folgenden Reihenfolge ausgewählt wird. Zuerst wird die Widerstandscharakteristik des vierten Festwiderstands bestimmt. Zu dieser Zeit wird der vierte Festwiderstand R4 unter der Bedingung gewählt, dass der Widerstandswert des vierten Festwiderstands R4 kleiner als derjenige des ersten Festwiderstands R1 ist und der Widerstandstemperaturkoeffizient davon größer als der Widerstandstemperaturkoeffizient von jedem der anderen Festwiderstände R1, R2, R3, ist. Als Nächstes werden die Widerstandswerte der anderen Festwiderstände R2, R3, in Übereinstimmung mit der gewählten Widerstandscharakteristik des vierten Festwiderstands R4 derart gewählt, dass der Koeffizient des primären Terms von ΔT der Gleichung (12) gleich null ist. Dementsprechend kann der Bezugsspannungsschaltkreis erzielt werden, bei welchem der Effekt der Terme höherer Ordnung von ΔT der Gleichung (12) verringert werden kann, und des Weiteren kann der Effekt des primären Terms ausgeglichen (offset) werden.In the first embodiment described above, it is preferable that the resistance characteristic of the fixed resistors R 1 , R 2 , R 3 , R 4 be selected in the following order. First, the resistance characteristic of the fourth fixed resistor is determined. At this time, the fourth fixed resistor R 4 is selected under the condition that the resistance of the fourth fixed resistor R 4 is smaller than that of the first fixed resistor R 1 and the resistance temperature coefficient thereof is greater than the resistance temperature coefficient of each of the other fixed resistors R 1 , R 2 , R 3 , is. Next, the resistance values of the other fixed resistors R 2 , R 3 are set in accordance with the selected resistance characteristic of the fourth fixed resistor R 4 such that the coefficient of the primary term of ΔT of the equation (12) is zero. Accordingly, the reference voltage circuit can be achieved in which the effect of the higher-order terms can be reduced from ΔT of the equation (12), and further, the effect of the primary term can be offset.
Zweite AusführungsformSecond embodiment
3 stellt einen Bezugsspannungsschaltkreis 20 zum Umwandeln einer von einer DC-Stromquelle zugeführten DC-Versorgungsspannung VDD in eine Bezugsspannung VREF und danach zum Ausgeben der Bezugsspannung VREF dar. Der Bezugsspannungsschaltkreis 20 gibt die stabile Bezugsspannung VREF gegenüber einer Änderung der DC-Versorgungsspannung VDD aus. In dem Bezugsspannungsschaltkreis 20 ist der vierte Festwiderstand R4 des Bezugsspannungsschaltkreises 10 der in 1 dargestellten ersten Ausführungsform durch einen Transistor R5 ersetzt. Die anderen Komponenten sind dieselben wie bei der ersten Ausführungsform. Jedoch wird die Widerstandscharakteristik der Festwiderstände R1, R2, R3 nach Bedarf festgesetzt. Der Transistor R5 ist ein n-Typ-MOSFET, und der Drainanschluss davon ist mit dem nicht invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers OP verbunden. Der Sourceanschluss des n-Typ-MOSFETs ist mit dem Kathodenanschluss der ersten Diode D1 verbunden, und der Gateanschluss davon ist mit der positiven Stromversorgungsleitung 36 verbunden. Ein Transistor, welcher während der Periode im Zustand ein gehalten wird, wenn die DC-Versorgungsspannung VDD dem Gateterminal angelegt wird, insbesondere innerhalb eines Änderungsbereiches der DC-Versorgungsspannung VDD, ist als der Widerstand R5 gewählt. Das heißt, die Schwellenwertspannung des Gates des Transistors R5 wird auf eine Spannung festgelegt, die kleiner als der Änderungsbereich der DC-Versorgungsspannung VDD ist. 3 provides a reference voltage circuit 20 for converting a supplied from a DC power source DC supply voltage V DD in a reference voltage V REF and then to output the reference voltage V REF . The reference voltage circuit 20 outputs the stable reference voltage V REF against a change in the DC supply voltage V DD . In the reference voltage circuit 20 is the fourth fixed resistor R 4 of the reference voltage circuit 10 the in 1 replaced by a transistor R 5 shown . The other components are the same as in the first embodiment. However, the resistance characteristic of the fixed resistors R 1 , R 2 , R 3 is set as needed. The transistor R 5 is an n-type MOSFET, and the drain thereof is connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier OP. The source terminal of the n-type MOSFET is connected to the cathode terminal of the first diode D1, and the gate terminal thereof is connected to the positive power supply line 36 connected. A transistor which is maintained in the state during the period when the DC supply voltage V DD is applied to the gate terminal, in particular, within a range of change of the DC supply voltage V DD , is selected as the resistance R 5 . That is, the threshold voltage of the gate of the transistor R 5 is set to a voltage smaller than the range of change of the DC power supply voltage V DD .
Bei dem in 6 dargestellten herkömmlichen Bezugsspannungsschaltkreis 100 ändert sich im Allgemeinen die Offsetspannung des Operationsverstärkers OP in Abhängigkeit bzw. beim Folgen der Änderung der DC-Versorgungsspannung VDD. Es ist beispielsweise bekannt, dass dann, wenn die Offsetspannung des Operationsverstärkers bezüglich eines Ansteigens der DC-Versorgungsspannung VDD ansteigt, die Bezugsspannung VREF ansteigt, wenn die DC-Versorgungsspannung VDD ansteigt. Dieses Phänomen kann durch die folgende Gleichung (13) dargestellt werden.At the in 6 illustrated conventional reference voltage circuit 100 In general, the offset voltage of the operational amplifier OP changes as a function or following the change in the DC supply voltage V DD . For example, it is known that, when the offset voltage of the operational amplifier increases with respect to an increase of the DC supply voltage V DD , the reference voltage V REF increases as the DC supply voltage V DD increases. This phenomenon can be represented by the following equation (13).
VDD0 stellt die DC-Versorgungsspannung VDD als Bezugsspannung dar und ist normalerweise auf 5 V festgelegt. VOS[VDD] stellt die Offsetspannung des Operationsverstärkers dar, wenn sich die DC-Versorgungsspannung VDD ändert. R2, R3 in der Gleichung stellen die Widerstandswerte der Festwiderstände R2, R3 dar. Dabei werden die Widerstandswerte der Festwiderstände R2, R3 bezüglich der Temperatur als invariabel bzw. konstant angenommen. Mit anderen Worten, der Widerstandswert bei der Bezugstemperatur wird für die obige Gleichung verwendet. Der Widerstandswert des ersten Festwiderstands R1 und der Widerstandswert des Transistors R5 werden ebenfalls bezüglich der Temperatur als invariabel angenommen.V DD0 represents the DC supply voltage V DD as a reference voltage and is normally set at 5V. V OS [V DD ] represents the offset voltage of the operational amplifier when the DC supply voltage V DD changes. R 2 , R 3 in the equation represent the resistance values of the fixed resistors R 2 , R 3. The resistance values of the fixed resistors R 2 , R 3 are assumed to be invariable or constant with respect to temperature. In other words, the resistance value at the reference temperature is used for the above equation. The resistance of the first fixed resistor R 1 and the resistance of the transistor R 5 are also assumed to be invariable with respect to temperature.
Als Nächstes wird der Bezugsspannungsschaltkreis 20 dieser Ausführungsform beschrieben. Next, the reference voltage circuit 20 this embodiment described.
Die DC-Versorgungsspannung VDD ist an den Gateanschluss des Transistors R5 angelegt. Wenn die DC-Versorgungsspannung VDD ansteigt, steigt ebenfalls die an den Gateanschluss angelegte Spannung an. Wenn die dem Gateanschluss angelegte Spannung ansteigt, verringert sich der Kanalwiderstand. Wenn die DC-Versorgungsspannung VDD ansteigt, verringert sich dementsprechend der Widerstandswert zwischen dem Drainanschluss und dem Sourceanschluss des Transistors R5. Ein Phänomen, bei welchem der Widerstandswert des Transistors R5 sich in Abhängigkeit des Ansteigens der DC-Versorgungsspannung VDD verringert, d. h. während dem Ansteigen der DC-Versorgungsspannung VDD gefolgt wird, kann unter Verwendung des Transistors R5 erzielt werden.The DC supply voltage V DD is applied to the gate of the transistor R 5 . As the DC supply voltage V DD rises, the voltage applied to the gate terminal also increases. As the voltage applied to the gate increases, the channel resistance decreases. Accordingly, when the DC supply voltage V DD rises, the resistance value between the drain and the source of the transistor R 5 decreases. A phenomenon in which the resistance of the transistor R 5 decreases in accordance with the increase of the DC power supply voltage V DD , that is, it is followed during the rise of the DC power supply voltage V DD can be achieved by using the transistor R 5 .
Dabei wird der Widerstandswert des Transistors R5 als Funktion der DC-Versorgungsspannung VDD dargestellt. Der Widerstandswert des Transistors R5, wenn die DC-Versorgungsspannung VDD gleich dem Bezugswert (von normalerweise 5 V) ist, wird durch R50 dargestellt. R5[VDD] = R50(1 + cΔVDD) In this case, the resistance of the transistor R 5 is represented as a function of the DC supply voltage V DD . The resistance of the transistor R 5 when the DC supply voltage V DD is equal to the reference value (normally 5V) is represented by R 50 . R 5 [V DD ] = R 50 (1 + cΔV DD )
Dabei stellt c den Versorgungsspannungskoeffizienten des Transistors R5 dar.In this case, c represents the supply voltage coefficient of the transistor R 5 .
Des Weiteren wird die Offsetspannung VOS[VDD] des Operationsverstärkers OP als Funktion der DC-Versorgungsspannung VDD dargestellt. Die Offsetspannung VOS[VDD], wenn die DC-Versorgungsspannung VDD gleich dem Bezugswert (von normalerweise 5 V) ist, wird durch VOS0 dargestellt. Dabei stellt d den Versorgungsspannungskoeffizienten der Offsetspannung VOS des Operationsverstärkers OP dar.Furthermore, the offset voltage V OS [V DD ] of the operational amplifier OP is represented as a function of the DC supply voltage V DD . The offset voltage V OS [V DD ] when the DC supply voltage V DD is equal to the reference value (normally 5V) is represented by V OS0 . In this case, d represents the supply voltage coefficient of the offset voltage V OS of the operational amplifier OP.
Die Gleichung (13) wird unter Verwendung der Gleichung des Widerstandswerts R5[VDD] des Transistors R5 und der Gleichung der Offsetspannung VOS[VDD] des Operationsverstärkers OP zur Erzielung der folgenden Gleichung (14) weiterentwickelt.The equation (13) is further developed using the equation of the resistance value R 5 [V DD ] of the transistor R 5 and the equation of the offset voltage V OS [V DD ] of the operational amplifier OP to obtain the following equation (14).
Dabei wird der Ausdruck (1 - R2 × R5/R1 × R3(1 + cΔVDD))–1 einer Taylor-Entwicklung unterworfen, und es wird des Weiteren angenommen, dass R2 × R50/R1 × R3 und cΔVDD hinreichend kleiner als 1 sind, und es kann die Gleichung (14) der folgenden Gleichung (15) angenähert werden.Here, the expression (1-R 2 × R 5 / R 1 × R 3 (1 + cΔV DD )) -1 is subjected to Taylor development, and it is further assumed that R 2 × R 50 / R 1 × R 3 and cΔV DD are sufficiently smaller than 1, and the equation (14) can be approximated to the following equation (15).
Wie in Gleichung (15) dargestellt, kann der Koeffizient des Terms ΔVDD der Gleichung (15) durch Festsetzen des Widerstandswerts R50 des Transistors R5 in dem Fall der DC-Versorgungsspannung VDD als Bezug und des Versorgungsspannungskoeffizienten c auf null gesetzt werden. Das heißt, der Bezugsspannungsschaltkreis 20 kann eine bemerkenswert stabile Bezugsspannung VREF[VDD] ausgeben, welche keinen Effekt der Änderung der DC-Versorgungsspannung VDD erleidet. As shown in equation (15), the coefficient of the term ΔV DD of the equation (15) can be set to zero by setting the resistance R 50 of the transistor R 5 in the case of the DC supply voltage V DD as the reference and the supply voltage coefficient c. That is, the reference voltage circuit 20 may output a remarkably stable reference voltage V REF [V DD ], which has no effect of changing the DC supply voltage V DD .
4 stellt die Versorgungsspannungscharakteristik der Bezugsspannung VREF[VDD] dar. Bezugszeichen 100 stellt die Versorgungsspannungscharakteristik des herkömmlichen Bezugsspannungsschaltkreises 100, wie in 6 dargestellt, dar, und Bezugszeichen 20 stellt eine Versorgungsspannungscharakteristik des Bezugsspannungsschaltkreises 20 der in 3 dargestellten Ausführungsform dar. Die Bezugsversorgungsspannung ist auf 5 V festgelegt, und es wird die Änderungsrate der Bezugsspannung VREF[VDD] in 4 dargestellt, wobei sich die Versorgungsspannung von 4 bis 6 V ändert. Die Achse der Ordinate stellt die berechnete Änderung des Bezugsspannungswerts VREF[VDD] an verschiedenen Spannung mit der Bezugsspannung VREF[5] bei 5 V als festgelegter Bezug dar. 4 represents the supply voltage characteristic of the reference voltage V REF [V DD ] 100 represents the supply voltage characteristic of the conventional reference voltage circuit 100 , as in 6 shown, and reference numerals 20 represents a supply voltage characteristic of the reference voltage circuit 20 the in 3 The reference supply voltage is set to 5 V, and the rate of change of the reference voltage V REF [V DD ] in FIG 4 shown, wherein the supply voltage changes from 4 to 6V. The axis of the ordinate represents the calculated change in the reference voltage value V REF [V DD ] at different voltage with the reference voltage V REF [5] at 5 V as a fixed reference.
Wie in 4 dargestellt, zeigt der herkömmliche Bezugsspannungsschaltkreis 100 eine positive Änderung in Abhängigkeit der Änderung der DC-Versorgungsspannung, d. h. während der Änderung der DC-Versorgungsspannung gefolgt wird. Dies wird durch einen Effekt des Ansteigens der Offsetspannung des Operationsverstärkers in Abhängigkeit des Ansteigens der DC-Versorgungsspannung hervorgerufen, d. h. während dem Ansteigen der DC-Versorgungsspannung gefolgt wird. Demgegenüber wird in dem Fall des Bezugsspannungsschaltkreises 20 dieser Ausführungsform eine Bezugsspannung VREF[VDD] ausgegeben, welche bezüglich der Änderung der DC-Versorgungsspannung bemerkenswert stabil ist. Dies liegt daran, dass der Widerstandswert des Transistors R5 in Verbindung mit dem Ansteigen der DC-Versorgungsspannung VDD verringert ist, wodurch das Ansteigen der Offsetspannung des Operationsverstärkers OP kompensiert wird. Der Bezugsspannungsschaltkreis 200 dieser Ausführungsform kann die Bezugsspannung VREF[VDD] ausgeben, welche die Änderung der DC-Versorgungsspannung kompensiert.As in 4 shown, shows the conventional reference voltage circuit 100 a positive change as a function of the change in the DC supply voltage, that is, followed during the change of the DC supply voltage. This is caused by an effect of increasing the offset voltage of the operational amplifier in response to the increase of the DC supply voltage, ie, being followed during the rise of the DC supply voltage. On the other hand, in the case of the reference voltage circuit 20 This embodiment outputs a reference voltage V REF [V DD ] which is remarkably stable with respect to the change of the DC supply voltage. This is because the resistance of the transistor R 5 is lowered in conjunction with the increase of the DC power supply voltage V DD , thereby compensating for the increase of the offset voltage of the operational amplifier OP. The reference voltage circuit 200 This embodiment can output the reference voltage V REF [V DD ] which compensates for the change of the DC supply voltage.
Es ist vorzuziehen, dass die zweite Ausführungsform die folgenden Merkmale aufweist.It is preferable that the second embodiment has the following features.
Es ist vorzuziehen, dass der Widerstandswert R50 des Transistors R5 hinreichend kleiner als der Widerstandswert R1 des ersten Festwiderstands R1 ist. Bei der zweiten Ausführungsform wird die Änderung der Hintergrundtemperatur durch Festsetzen der jeweiligen Festwiderstände R1, R2, R3 kompensiert. Jedoch beeinflusst ein Hinzufügen des Transistors R5 den primären Term der Gleichung (2) zum Festsetzen bzw. Einstellen der Temperaturkompensation. Es kann jedoch dadurch, dass der Widerstandswert R50 des Transistors R5 hinreichend kleiner als der Widerstandswert R1 des ersten Festwiderstands R1 festgelegt wird, vermieden werden, dass die Temperaturcharakteristik des Transistors R5 den primären Term der Gleichung (2) beeinflusst. Dementsprechend kann dadurch, dass der Widerstandswert 50 des Transistors R5 hinreichend kleiner als der Widerstandswert R1 des ersten Festwiderstands R1 gemacht wird, die stabile Bezugsspannung gegenüber der Änderung der Versorgungsspannung erzielt werden, während die Temperaturkompensation durchgeführt wird.It is preferable that the resistance R 50 of the transistor R 5 be sufficiently smaller than the resistance R 1 of the first fixed resistor R 1 . In the second embodiment, the change of the background temperature is compensated by setting the respective fixed resistances R 1 , R 2 , R 3 . However, adding the transistor R 5 affects the primary term of equation (2) for setting the temperature compensation. However, by setting the resistance R 50 of the transistor R 5 sufficiently smaller than the resistance R 1 of the first fixed resistor R 1 , it can be avoided that the temperature characteristic of the transistor R 5 affects the primary term of the equation (2). Accordingly, this can cause the resistance 50 of the transistor R 5 is made sufficiently smaller than the resistance R 1 of the first fixed resistor R 1 , the stable reference voltage to the change of the supply voltage can be achieved while the temperature compensation is performed.
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurden oben beschrieben, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt. Es können verschiedene Modifizierungen oder Änderungen bei den obigen Ausführungsformen vorgenommen werden, ohne vom Gegenstand der vorliegenden Erfindung abzuweichen.The embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to these embodiments. Various modifications or changes may be made in the above embodiments without departing from the subject matter of the present invention.
Beispielsweise kann ein durch Kombinieren der Technik der ersten Ausführungsform und der Technik der zweiten Ausführungsform erzielter Bezugsspannungsschaltkreis 30, wie in 5 dargestellt, konstruiert werden. Der in 3 dargestellte Bezugsspannungsschaltkreis 30 ist mit einer Reihenschaltung eines vierten Festwiderstands R4 und eines Transistors R5 ausgestattet. Ein Ende des vierten Festwiderstands R4 ist mit dem nicht invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers OP verbunden, und das andere Ende davon ist mit dem Drainanschluss des Transistors R5 verbunden. Der Sourceanschluss des Transistors R5 ist mit dem Anodenanschluss der ersten Diode D1 verbunden. Der Bezugsspannungsschaltkreis 30 kann sowohl die Charakteristik des Kompensierens der Temperaturänderung mit einer hohen Genauigkeit als auch die Charakteristik des Kompensierens der Änderung der Versorgungsspannung aufweisen. Der Bezugsspannungsschaltkreis 30 kann eine beachtlich stabile Bezugsspannung ausgeben.For example, a reference voltage circuit obtained by combining the technique of the first embodiment and the technique of the second embodiment 30 , as in 5 represented, constructed. The in 3 illustrated reference voltage circuit 30 is equipped with a series connection of a fourth fixed resistor R 4 and a transistor R 5 . One end of the fourth fixed resistor R 4 is connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier OP, and the other end thereof is connected to the drain terminal of the transistor R 5 . The source terminal of the transistor R 5 is connected to the anode terminal of the first diode D1. The reference voltage circuit 30 For example, both the characteristic of compensating the temperature change with high accuracy and the characteristic of compensating for the change in the supply voltage can be included. The reference voltage circuit 30 can output a remarkably stable reference voltage.
Bei dieser Modifizierung ist es vorzuziehen, die Temperaturcharakteristik jedes Widerstands in der folgenden Reihenfolge festzulegen. Zuerst werden der Widerstandswert R50 des Transistors R5 und der Versorgungsspannungskoeffizient c auf der Grundlage der Gleichung (15) derart festgelegt, dass der Koeffizient des Terms von ΔVDD verringert ist. Insbesondere werden diese Parameter derart gewählt, dass der Widerstandswert R50 des Transistors R5 hinreichend kleiner als der Widerstandswert R1 des ersten Festwiderstands R1 ist und ebenfalls der Versorgungsspannungskoeffizient c negativ ist. Darauffolgend wird die Widerstandscharakteristik des vierten Festwiderstands R4 bestimmt. Zu diesem Zeitpunkt wird der vierte Festwiderstand R4 derart gewählt, dass er einer Bedingung genügt, wonach der Widerstandswert davon kleiner als derjenige des ersten Festwiderstands R1 ist und der Widerstandstemperaturkoeffizient davon kleiner als jener der anderen Festwiderstände R1, R2, R3 ist. Darauffolgend werden in Übereinstimmung mit der Widerstandscharakteristik des derart gewählten vierten Festwiderstands R4 die Widerstandswerte der anderen Festwiderstände R2, R3 auf der Grundlage der Gleichung (12) derart gewählt, dass der Koeffizient des primären Terms von ΔT gleich null wird. Dementsprechend wird der Effekt der Terme höherer Ordnung von ΔT der Gleichung (12) verringert, und des Weiteren wird ebenfalls der Effekt des primären Terms ausgeglichen. Durch Wählen der Charakteristik jedes Widerstands, wie oben beschrieben, kann die Bezugsspannung mit einer Kompensierung der Änderung der Versorgungsspannung und ebenfalls mit einer Kompensierung der Änderung der Hintergrundtemperatur mit einer hohen Temperatur erzielt werden.In this modification, it is preferable to set the temperature characteristic of each resistor in the following order. First, the resistance value R 50 of the transistor R 5 and the supply voltage coefficient c are set based on the equation (15) such that the coefficient of the term of ΔV DD is decreased. In particular, these parameters are chosen such that the resistance R 50 of the transistor R 5 is sufficiently smaller than the resistance R 1 of the first fixed resistor R 1 and also the supply voltage coefficient c is negative. Subsequently, the resistance characteristic of the fourth fixed resistor R 4 is determined. At this time, the fourth fixed resistor R 4 is selected so as to satisfy a condition that the resistance value thereof is smaller than that of the first fixed resistor R 1 and the resistance temperature coefficient thereof is smaller than that of the other fixed resistors R 1 , R 2 , R 3 , Subsequently, in accordance with the resistance characteristic of the thus selected fourth fixed resistor R 4, the resistance values of the other fixed resistors R 2 , R 3 are selected based on the equation (12) such that the coefficient of the primary term of ΔT becomes zero. Accordingly, the effect of the higher-order terms of ΔT of the equation (12) is reduced, and further, the effect of the primary term is also compensated. By selecting the characteristic of each resistor as described above, the reference voltage can be obtained by compensating for the change of the supply voltage and also compensating the change of the background temperature with a high temperature.
Die technischen Elemente dieser Beschreibung und die Figuren zeigen den technischen Nutzen alleine oder durch jede von verschiedenen Kombinationen davon, es ist jedoch die vorliegende Erfindung nicht auf diese in der Beschreibung und den Ansprüchen beschriebene Kombination beschränkt. Des Weiteren kann die in dieser Beschreibung und den Figuren offenbarte Technik mehrere Aufgaben zur selben Zeit erfüllen, und es wird durch Erzielen einer dieser Aufgaben der technische Nutzen erreicht.The technical elements of this specification and the figures show the technical benefit alone or by any of various combinations thereof, however, the present invention is not limited to this combination described in the specification and the claims. Furthermore, the technique disclosed in this specification and figures can accomplish a plurality of tasks at the same time, and the technical benefit is achieved by accomplishing one of these objects.
Vorstehend wurde ein Bezugsspannungsschaltkreis offenbart. Der Bezugsspannungsschaltkreis (10, 20, 30) enthält einen Operationsverstärker, einen ersten Widerstand (R1) mit einem festen Widerstandswert, einen zweiten Widerstand (R2) mit einem festen Widerstandswert und einen dritten Widerstand (R3) mit einem festen Widerstandswert, eine erste Diode (D1) und eine zweite Diode (D2). Der Bezugsspannungsschaltkreis enthält des Weiteren einen vierten Widerstand (R4) mit einem festen Widerstandswert, welcher ein Ende, das mit einem nicht invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers verbunden ist, und ein anderes Ende aufweist, das mit der ersten Diode (D1) verbunden ist. Der Bezugsspannungsschaltkreis ist durch einen Widerstandswert des vierten Widerstands (R4), der kleiner als der Widerstandswert des ersten Widerstands (R1) ist, und einen Temperaturkoeffizienten des vierten Widerstands (R4) charakterisiert, der größer als ein Temperaturkoeffizient der ersten, zweiten und dritten Widerstände (R1, R2, R3) ist.In the above, a reference voltage circuit has been disclosed. The reference voltage circuit ( 10 . 20 . 30 ) includes an operational amplifier, a first resistor (R 1 ) having a fixed resistance, a second resistor (R 2 ) having a fixed resistance and a third resistor (R 3 ) having a fixed resistance, a first diode (D1) and a second one Diode (D2). The reference voltage circuit further includes a fourth resistor (R4) having a fixed resistance value, which one end is connected to a noninverting input terminal of the operational amplifier and having another end connected to the first diode (D1) is connected. The reference voltage circuit is characterized by a resistance value of the fourth resistor (R 4 ), which is smaller than the resistance value of the first resistor (R 1 ), and a temperature coefficient of the fourth resistor (R 4 ), which is greater than a temperature coefficient of the first, second and third resistors (R 1 , R 2 , R 3 ).